В начале 1939 г. в конструкторском бюро Н.Н. Поликарпова, согласно распоряжению наркома оборонной промышленности М.М. Кагановича, начали прорабатывать вариант истребителя под новый мотор АМ-37 (1450 л.с.). Этот двигатель охлаждался водой. Перед этим Поликарпов уже предпринял неудачную попытку создания истребителя И-17 с мотором жидкостного охлаждения. Несмотря на минимизацию лобового сопротивления за счёт обжатия фюзеляжа, низкий КПД пропеллера и открытый фонарь кабины пилота не позволили ему достичь расчётной скорости. Положение мог исправить более мощный мотор, которым и оказался АМ-37. О двигателе такой мощности, сулившем истребителям огромную скорость, во второй половине 1930-х гг. за границей и не мечтали. АМ-37 мог обеспечить советским истребителям существенное превосходство в скорости и особенно в вертикальном манёвре над вероятным противником. По расчётам, истребитель с АМ-37 без турбокомпрессоров (хотя и они не исключались) мог развить скорость около 670 км/ч на высоте 7000 м и подниматься на 5000 м за 4,6 мин.
